培養駕馭數學的能力
小學的數學教學是螺旋式的教法,本章討論的多數主題都會在小學低年級時遇到,而這些主題每年也會再加入更複雜的知識。為了反映出孩子在教室中的學習狀況,本章將依照數學主題來安排,而非依年齡或發展階段來介紹。
在每一個主題中,所介紹的活動會依難度遞增的方式說明,從數學發展程度最低、適合年幼孩子的那些活動開始,逐漸將難度提升到那些適合發展程度較高的孩子。
以物品來計算加法和減法
數學基礎知識
孩子會透過操作物品,了解加法和減法的概念,利用能吸引孩子注意的物品(塑膠恐龍等),將它們放在數量不等的玩具堆裡。把數量較多的那堆放在左邊,藉以發展孩子之後進行做從左邊拿到右邊的減法運算時,所需要的神經模式。
排好每一堆物品,或就只是隨意堆成一堆,如果孩子的程度還沒到早期概念性思考的發展階段,他會需要從排列物品這種比較輕鬆自在的活動開始。在進一步使用恐龍或玻璃彈珠等物品前,利用組裝積木或樂高等更多的視覺或觸覺加強物,也能幫助一些孩子,使得相等或不相等的比較更加清楚明白。
接著,讓孩子從大堆的那堆拿出物品,加進小堆的那堆,直到他數兩堆物品的數目時,數量都一樣。讓孩子告訴你,他做了什麼事情讓兩堆的數量變成相等,有些孩子會說:「我從比較大堆的那一堆拿一些東西,加進比較小堆的那一堆。」還有一些孩子會說得更明確:「我拿了三個東西加進比較小堆的那一堆。」若孩子還不熟悉「加」這個詞,那麼他可能會說:「我從比較大堆那邊拿了三個,放進比較小堆的那邊。」
寫下孩子說的話,以及任何需要補充的說明,一起將句子唸出來。之後再將東西放回去,恢復兩堆原本的數量,請孩子在移動物品之前和之後,畫下兩堆東西的圖,然後描述他在畫什麼。
在孩子經過練習,且成功的讓兩堆數量相等後,他就已經準備好要發展加法的概念。這次從其中一堆裡,拿兩個東西放到另一堆,讓孩子描述你剛剛做的事情。如果他說:「你從那一堆拿兩個彈珠到另一堆。」鼓勵他再進一步說明,你可以問他,當你拿走兩個彈珠時,第一堆會發生什麼事?當你放進兩個彈珠時,第二堆會發生什麼事?接著繼續移動不同數量的物品來進行這個活動,逐漸在你們的對話中插入「加」這個字。如果他說:「你加了兩個到那一堆裡。」,你可以重複他的話,回說:「對,我放了兩個到那一堆。」
當他成功地使用「加」字來描述過程時,請他告訴你,當你從第一堆中拿了兩個、三個、四個物品加到第二堆之中時,要他告訴你第二堆的數量會發生什麼事。這麼做的目的是讓他能辨認出「你加了兩顆彈珠到第二堆的時候」。然後知道,「當你加了三顆彈珠到第二堆時,『這堆就會因為多三個而變得比較大堆』。」
介紹符號
接著,以數學符號代替你們的敘述,從加號開始,將它帶進前一個活動中。最好可以像在十一章中描述的那樣,先利用從紙上剪下來的加號,或磁磚間隔片當作加號開始。輪流讓物品堆成不同的小數量,然後在兩堆之間放個加號,大聲說出你在排什麼:「我有三隻恐龍,我正在加兩隻恐龍。」接著再將兩堆合併,問他「一共」有多少隻。
當孩子對這些口頭描述(這可能要幾天以上的練習)駕輕就熟時,就開始寫下利用數字和物品配對的活動。例如,兩隻恐龍,然後一個加號,再來是三隻恐龍,這個排列可以寫成2+3。讓孩子將兩堆東西合併,數一數合併後的總數,報告現在一共有五隻恐龍後,寫一個等號以及數字「5」來完成等式。用加號做完這些活動後,你也可以重複這個過程來練習減法。
拓展數學基礎知識
當孩子將新的數學概念運用在日常生活中時,會特別記住這些概念。你可以將孩子最喜歡的填充娃娃排成一圈,開個午茶派對,給每一個填充娃娃一、二或三片薄脆餅乾,讓孩子之後可以加出總共給了多少片餅乾。
你可以讓他預測,如果還有一個娃娃也加入派對的話,他需要再多幾片餅乾?這個練習做完後,請他再預測如果又加進另一個娃娃,他總共會需要幾個餅乾?這會提供他在腦中「加總」的機會,然後在他實際加進另一個娃娃時,給他幾片餅乾,數一數新的總數,看看他是否答對了。
這個遊戲也可以反過來玩,當娃娃離開派對時會帶走餅乾,接著拿走兩片餅乾時,請孩子描述總共還剩下幾片餅乾。
分數
大部分的孩子在計算分數乘法時,因為從沒學過分子、分母要交叉相乘的原因,所以無法了解為何你在計算分數加法時,不能交叉相加,常常沒有先改變分母讓分母相同就相加分子,而這種分數的錯誤加法也就可以被理解。
以2/3+4/5為例,在孩子的想法中,只要將分子相加成2+4=6,及將分母相加成3+5=8,便可得出2/3+4/5=6/8。如同之後所要說明的一樣,當數學規則(算法)是經由孩子自然的探究而「發現」,並非沒有背景語境就死記的話,就比較不會發生這些運算過程的錯誤。此外,孩子在教室的教學常是為了標準測驗而鼓吹他們迅速解決很多問題,所以他們沒有動力去估算或確認他們的答案。
分數基礎知識的活動
你可以鼓勵孩子發現數學的推理過程,藉此幫助他修補數學教育中的漏洞。藉由推論過程、引導公式、操作物品來看出2/3+4/5比6/8多很多。
你可以幫助孩子培養評估答案的習慣,看看答案是否合理。讓孩子看到圍繞在他四周的數學、認出透過不同數學主題反覆出現的模式,以及評估哪些內容根據先前的知識判斷是有邏輯的。藉由你花在這些事情上的時間,將會培養出他的分數基礎知識,擴展數學理解力。而他在考試方面也會獲得好成績,因為他和你一起活動的經驗,教會他利用邏輯和模式,使他可以看著自己的答案,思考答案是否合理。
發展數學基礎知識
孩子最熟悉的分數就是1/2,像是「你想要吃我一半的三明治嗎?」或是「你的蠟筆可以分我一半嗎?」這個單位是開始探索分數的一塊堅固基石。在測量單元結束後,接著就比較一杯裝有半杯的水以及裝滿一杯的水、半塊餅乾和一塊餅乾、半本書(打開到中間)和一本書的課程。你可以鼓勵孩子告訴你,他在生活中所看到或聽到使用分數的事物,一天之中,他所遇到與分數相關的問題。如果他說:「有很多小孩今天都生病了」,你就問「班上有一半的人都缺席嗎?」當他說「沒那麼多」的時候,叫他描述缺席同學的總數量。他可能會先給你一個數字,但鼓勵他用文字來描述:「你說你不認為有一半的同學缺席。那你覺得缺席人數有到班上一半同學中的一半嗎?」
當孩子的數字基礎知識發展得更好時,你們可以一起製作索引卡,上面寫著1/2和1/4。孩子可以將這些索引卡當成標籤,放在家裡數量達1/4或1/2的東西上,像是洗碗機、狗裝水的碗,或果汁罐。當這些東西的數量改變時,他可能會想要改變一下這些卡片。
早期的概念式思考
從孩子對硬幣的興趣中,你可以將一分錢的硬幣分成1/2堆,用來表示25分錢是100分錢的1/2又1/2。從100分錢開始,被標示著1/4的部分就會有25分錢。然後拿出一個25分錢的硬幣,開始說明它與25分錢(100分錢的1/4)等值的關係。告訴他這個東西叫作「四分之一錢」,接著問他為什麼會叫作四分之一錢。他可能會認為因為四分之一錢代表100分錢的1/4。然後你可以讓他知道一元(100分錢)等於多少個四分之一錢,甚至將一個一元的玩具硬幣(或是你畫一個)切成四片,在每一個一元硬幣的碎片上放一個四分之一錢的硬幣。
如果孩子喜歡玩錢幣,那麼你或許可以從分數相等,以及其他硬幣問題開始著手。如果他喜歡運動,聽到有場比賽正在前四分之一場時,那個字對他來說就會有新的意義,等到他幫你準備晚餐,你請他倒四分之一杯水的時候,這個字又會再度出現,而分數也就變成他日常生活的一部分。如果他喜歡畫畫或是分類/排序,你就可以打開裝有二十支蠟筆的盒子,接著只需稍微推他一把,他就會開始用分數的角度來研究這些蠟筆,包括幾分之幾的蠟筆是藍色系的,幾分之幾是紅色系的。
較高階的概念式思考
在孩子使用分數文字,甚至是將物品分成好幾等分時,你會發現問孩子有沒有一個數字比一大但比二小的問題,會很有趣。如果他還處在早期的概念式思考階段,即使已經做過分數問題,他也可能說「沒有」。但如果他的程度已經在較高階的概念式思考階段,或正往這階段邁進的話,他就可能會說「有,有很多比一大但比二小的數字。這些數字叫做分數!」在你小學三年級,老師教你分數之前,你是否也希望你的父母讓你能先接觸到分數?
當你幫助孩子以各種不同的方式來想起分數時,例如,半個月亮的意義、地圖上到你目的地的半路、下午三點半,以及當他在等他最喜歡的節目開始前的半小時感覺像什麼等,如此一來,會讓孩子本身有動機想藉由分數了解這些事情。他會建立一個內在的概念和模式,這個概念和模式在他忘記規則時,能讓他重建分數的意義。這才是你給孩子真正的數學力量的禮物。
分子/分母的混淆
當我的學生對於記住哪個是分子、哪個是分母有困難時,我會從一盒六枝裝的白板筆開始,每張桌子的組員都給一個類似的盒子(你可以在家用白板筆、蠟筆或甚至六瓶裝的飲料來做)。他們會數一整盒裡的六枝白板筆,在他們各自的白板上寫下「6」。之後我拿起盒中的一枝白板筆,並指向白板筆以及白板上的數字「6」說:「我從盒子裡有六枝筆開始。」然後在白板上的「6」上面寫上「1」。既然1和6都在白板上了,我就在這兩個數字中間畫一條水平線,邀請學生在我將白板筆從盒子裡拿出來時,利用那些數字,將我做的事情說成一個故事。
當你在家做這個活動時,你可以引導孩子了解1/6代表分數,那個分數表示你拿走的六枝白板筆的等分。問問孩子:
「你認為『6』代表什麼?」(整盒白板筆的數目。)
「你覺得『1』」代表什麼? 」(你拿出來的白板筆數目。)
「你如何解讀出這個數學密碼,來表示我從盒子裡拿走的白板筆的分數?」(如果你和孩子在分數活動之前,玩過有趣的破解密碼遊戲,就可以利用「密碼」這個字代替「公式」,這會讓他保持高度興趣。)接在1/6之後,你也可以寫下文字「六分之一」,說明這個意思是「六等分中的一個。」
「既然已經拿出一枝筆了,你要如何替原本有六枝筆的盒子裡剩下的白板筆寫一個數學密碼?」強調「六」這個字,這跟零錯誤的數學類似,因為你剛剛才說過,所以孩子會重複「六」這個字。你可以將數字寫下當分母,然後在上面畫條線,這樣在他數出盒子裡剩下的五枝筆時,只會有一個地方留給他寫分子。
在你加強這個概念的同時,讓孩子的學習優勢和興趣帶領他去探索,寫出其他分子和分母。一旦孩子了解哪個數字要在上面,哪個要在下面時,就可以用自己的話說明上面的數字和下面的數字代表什麼意思,此時,你還可以介紹約分和簡化的正式名稱。之後我會說一個故事,幫助孩子將後續的分數與除法連結起來,例如2/4就是2除以4,或是8/2表示8除以2,所以可以約分或簡化成4。
分數運算的活動
請孩子用同樣的數字做各種計算,例如,「你可以用哪些數字相加,得到你的生日數字或今天日期的數字?」孩子可能從兩個數字開始,然後了解到他可以加三個、四個或更多數字,之後還會包括分數或小數點,甚至發現有更多方法可以算出7月21日這個答案。
經過幾次練習活動後,孩子面對分數會愈來愈自在習慣,對這樣的孩子來說,另一個讓他「開竅」的問題就是:「如果你將兩個數字相乘,會不會有得出比兩個數字都要小的乘積的時候?」如果他說:「沒有,數字相乘時,積都會變得比較大。」此時,你就有一個可以介紹分數乘法的教學時機,因為當兩個有相同符號(都是正數或都是負數)的分數相乘時,積數永遠都會比其中任何一個分數小。
如果孩子沒有答對這個問題,你可以提出更多抽象的問題,像是「你寧願有四分之一的披薩的一半,還是一半披薩的四分之一?」若是你敘述的問題像是只有一個單一答案──但其實兩個選擇都是正確的,而孩子在算出1/4x1/2或1/2x1/4都等於1/8時,他就會有「開竅」的感覺。此時,他可以畫一個披薩來確認這個答案,有這個個充滿嗅覺、味覺、視覺的多重感官記憶,也有一個會保存一輩子的對話。
當你和孩子在一起時,你會很驚訝地發現周遭就有許多計算分數的機會。例如,在你要幫車加滿油,但油箱還有一半的油時,你就可以告訴孩子油箱的容量是多少(通常是12至25加侖),看看他是否能預測,要將另一半油箱加滿時,油槍還要加多少加侖的油進去。你也可以讓孩子預測里程數和汽油價錢,來了解他需要收集什麼資訊(從加滿油的里程數、油箱的加侖數、油箱加滿後可以開多遠等事情開始。)當他可以將里程數的分數與每加侖的價錢相乘後,就會發現你載他去其他市鎮看足球比賽要花多少錢。
如果孩子會讀樂譜,他會喜歡將分數與樂譜上音符的長短相連結,然後在他想著那些音符的分數時,彈出全音符、半音符、四分音符、八分音符等。他會很快的認出音符之間的關係,像是兩個八分音符等於一個四分音符。